鐘宇

【摘要】高壓輸電線路是電力輸送的重要設(shè)備。我國的地域廣泛，人口分布不均，高壓輸電線路在保證正常用電等方面具有不可或缺的作用。高壓輸電線路的設(shè)計(jì)在整個(gè)高壓輸電線路架設(shè)工程中具有十分重要的作用。文章以高壓架空輸電線路設(shè)計(jì)作為闡述視角，對其線路設(shè)計(jì)及施工相關(guān)主要問題展開了探討，提出高壓輸電設(shè)計(jì)應(yīng)對環(huán)境和施工條件等進(jìn)行全面分析，研究輸電線路的優(yōu)化工作。

關(guān)鍵詞：輸電線路；線路設(shè)計(jì)；架空線路

隨著國民經(jīng)濟(jì)快速增長，國家電力實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，各地電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展迅猛，電網(wǎng)輸送能力極大的增強(qiáng)，供電可靠性逐步提高。但在建設(shè)電網(wǎng)的過程中，要充分考慮設(shè)計(jì)、施工等各個(gè)方面的問題，優(yōu)化設(shè)計(jì)、合理施工、保質(zhì)保量，才能最大限度地降低成本。雖然一般來說對技術(shù)要求越高，所需要的資金也越多，但是輸電線路設(shè)計(jì)人員要通過不懈的努力、不斷地研究，通過合理的設(shè)計(jì)以期達(dá)到經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)性的統(tǒng)一和平衡。

1、高壓輸電線路一般具備特性表述

（1）安全性和可靠性需求較高。由于輸電線路輸送的容量需求較大，在電網(wǎng)系統(tǒng)中負(fù)責(zé)電源點(diǎn)至變電站的傳輸工作，但凡出現(xiàn)事故就會(huì)引起嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失；（2）線路結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)較高。高壓輸電系統(tǒng)中主要有桿塔、導(dǎo)線、絕緣子串、基礎(chǔ)等，因桿塔高度通常較高，基本結(jié)構(gòu)荷載大等因素，所以其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格，構(gòu)件性能要求也高；（3）線路運(yùn)行需求高。高壓線路的基本額定電壓較大，所以其周圍電場強(qiáng)度就大，故而其運(yùn)行需求也很高；（4）運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜性。高壓線路經(jīng)常處在地理、地貌較為復(fù)雜的山區(qū)，有的沿路歷經(jīng)山谷、高山、湖泊等，有的地勢險(xiǎn)峻，所以其運(yùn)行維護(hù)也相對復(fù)雜。

2、高壓輸電線路設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

2.1 路徑優(yōu)化設(shè)計(jì)

輸電線路路徑優(yōu)化非常重要。因此，進(jìn)行線路路徑優(yōu)化設(shè)計(jì)工作時(shí)要綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本投入情況、技術(shù)工藝適用與否，包括施工后運(yùn)行狀態(tài)如何?；诖?，設(shè)計(jì)階段時(shí)首要工作則是考慮氣象因素、水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)。即結(jié)合該輸電線路架設(shè)地區(qū)的地形、地貌特點(diǎn)進(jìn)行線路的路徑優(yōu)化。并以此為基礎(chǔ)，考慮線路路徑走向、大跨越位置的選擇。特別是在鄰近水庫、礦區(qū)等地域，這些一般地域都作為電源點(diǎn)位于輸電線路的始端，進(jìn)而要多重考慮其線路路徑優(yōu)化方案，選出性價(jià)比最為合理的技術(shù)方案。此外，線路路徑要極力避開地質(zhì)結(jié)構(gòu)不良地帶，且要確保自然氣候、氣象比較穩(wěn)定，以使得線路增強(qiáng)壽命使用周期，有效抵抗外界自然氣候及不利因素對其造成的負(fù)面影響。除此之外，為維護(hù)輸電線路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，地方基建管理責(zé)任單位也應(yīng)能夠全面對其建設(shè)予以支持，采取有力政策予以傾斜，為其施工建設(shè)提供便利條件，才能提高輸電線路的運(yùn)行可靠性。

2.2 導(dǎo)地線選型設(shè)計(jì)

由于輸電線路所處環(huán)境經(jīng)常是曠野、山區(qū)或鄰近湖海，所以其線路也就時(shí)常會(huì)受到自然氣象下的大風(fēng)、覆冰等的影響，而且氣溫變化劇烈或者化學(xué)氣體等因素都會(huì)對其運(yùn)行造成一定影響，外加資源利用及線路造價(jià)經(jīng)費(fèi)等因素限制，故而在設(shè)計(jì)中務(wù)必要綜合考慮其線纜的材質(zhì)、線纜結(jié)構(gòu)等問題。同時(shí)，線路在向變電站傳輸電力時(shí)，其容量、傳送性能、環(huán)境因素等問題的存在對其線路正常運(yùn)行實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益有著很大影響。因此，導(dǎo)地線選型不僅要考慮它的電氣特性是否良好，還要考慮其施工技術(shù)、全壽命周期投資成本等，包括對其導(dǎo)線的材質(zhì)、截面、安全等進(jìn)行綜合考慮，從而才能選擇出最為配套、適用、經(jīng)濟(jì)適用的導(dǎo)地線型號(hào)方案，而這也對控制輸電線路建設(shè)的投資成本有著重要意義。

2.3 輸電線路防雷設(shè)計(jì)

自然雷電產(chǎn)生的電壓往往能高達(dá)數(shù)十萬伏特，這種高能量的雷電對電氣設(shè)備、回路系統(tǒng)造成的瞬間沖擊傷害非常大，能瞬間擊穿設(shè)備絕緣構(gòu)件而使得其出現(xiàn)短路，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)爆炸、燃燒、線纜損毀等情況。在線路設(shè)計(jì)過程中，就輸電線路的防雷問題進(jìn)行考慮與研究，就能夠?yàn)楹罄m(xù)施工防雷施工作業(yè)提供可行依據(jù)?；诖?，防雷設(shè)計(jì)主要采取兩種方式：一、避雷器，其主要原理是通過避雷器可以將泄流處的電阻值盡量減小到可以承受的范圍內(nèi)，從而達(dá)到大幅度降低電壓沖擊的目的。第二，避雷線裝置，避雷線可以保護(hù)導(dǎo)線，使雷盡量落在避雷線上，并通過桿塔上的金屬部分和埋設(shè)在地下的接地裝置，使雷電流流入大地。

2.4 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

桿塔基礎(chǔ)是整個(gè)輸電線路結(jié)構(gòu)的重要組成部分，相對于其整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目而言，它的經(jīng)費(fèi)投入相對較高、工期較長以及勞動(dòng)力投入較大。尤其是它的作業(yè)工期，基本上會(huì)占據(jù)整個(gè)輸電項(xiàng)目工程的一半以上，且運(yùn)輸量的比重也將近60%?，F(xiàn)如今，國內(nèi)采用高壓輸電線路基礎(chǔ)類型主要為大開挖填土和原狀土兩種。前者主要應(yīng)用土重法進(jìn)行計(jì)算，后者則是依據(jù)剪切法計(jì)算。也就是說，輸電線路桿塔基礎(chǔ)恒載受力形態(tài)和其他建筑物結(jié)構(gòu)存在一定差異，即輸電桿塔基礎(chǔ)除卻要考慮下壓力因素以外，還要考慮大小受力相近的上拔力因素。而傳統(tǒng)建筑構(gòu)造物，主要考慮建筑構(gòu)造自重承載，基礎(chǔ)承受的是下壓力，對于上拔力考慮并不充分。同時(shí)，輸電線路還有個(gè)比較顯著的特性，即基礎(chǔ)通常會(huì)跨越許多種類的地質(zhì)條件進(jìn)行施工，其沿線經(jīng)過的地形、地貌，和其地基情況往往差異非常大。因此，輸電線路在該設(shè)計(jì)階段時(shí)要考慮的中心問題則是合理的平衡抵抗下壓力和上拔力設(shè)計(jì)問題。既需要桿塔能夠巧妙地利用土地耐重壓力，又需要其能夠合理利用土體的重力來抵抗拔力，并需要綜合考慮桿塔區(qū)域所處位置的地質(zhì)情況、基礎(chǔ)恒載，以及其具體施工技術(shù)工藝問題等，從而才能達(dá)到全面優(yōu)化其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的目的。

3、輸電線路相關(guān)設(shè)計(jì)的優(yōu)化研究

3.1 優(yōu)化鐵塔基礎(chǔ)

基礎(chǔ)計(jì)算的先決前提則是考慮地基恒載滿足設(shè)計(jì)要求，如若地質(zhì)結(jié)構(gòu)屬于不良淤泥、軟土地帶，則需要重新考慮設(shè)計(jì)方案。綜合考慮線路鋪設(shè)沿線的整體水文實(shí)際狀況，才能結(jié)合各個(gè)基礎(chǔ)形式的優(yōu)勢與不足，從而選用出安全可行、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)可靠的基礎(chǔ)方案。此外，對于要結(jié)合實(shí)際正確評估鐵塔基礎(chǔ)受力情況，在保證安全施工的前提下，能夠有效針對受壓、受拉基礎(chǔ)問題，把握好兩者之間的平衡。

3.2 單雙回路搭配問題

礙于終端塔位和廊道條件約束，為了保障架空線路沿線的后續(xù)項(xiàng)目架設(shè)便利，變電站外往往需要選用雙回路甚至多回路的終端塔。在有些擁擠地區(qū)、地段內(nèi)廊道規(guī)劃往往采用的是雙回路架設(shè)方案。同時(shí)，一般兩個(gè)重要變電站之間的輸電線路往往采用雙回路同塔架設(shè)，這樣可保護(hù)其中一條線路因故停電，另一條線路可繼續(xù)供電。

3.3 降低桿塔接地電阻問題處理

第一，深埋式接地。如地下深處的土體結(jié)構(gòu)的電阻率通常較低，則可采用豎井式抑或深埋式接地極。第二，橫向外延接地。如若桿塔所處建設(shè)條件確實(shí)具備水平裝設(shè)的有利條件，則可盡量運(yùn)用該架設(shè)方法。即該方法成本費(fèi)用較低，可以有效控制工頻接地電阻，還能方便地調(diào)整水平接地體長度適應(yīng)不同電阻率的塔位。

4、結(jié)語

高壓輸電線路擔(dān)負(fù)著分配電能、輸送電能的任務(wù)，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。雖然我國高壓輸電線路基礎(chǔ)理論已經(jīng)趨于完善，但在制定高壓輸電線路規(guī)范時(shí)也應(yīng)多關(guān)注國內(nèi)專家學(xué)者對輸電線路施工和設(shè)計(jì)的研究，同時(shí)參考外國的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)技術(shù)，就可以逐步提高我國高壓輸電線路的設(shè)計(jì)水平和施工水平，加強(qiáng)對輸電線路的監(jiān)測能力，及時(shí)解決日益復(fù)雜的高壓輸電線路故障，提高輸電線路的抗攻擊能力、在故障發(fā)生后的快速反應(yīng)能力，降低故障造成的影響，提高輸電線路的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益。

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